ダームスタチウム (Ds)

発見の経緯

発見: 1994 · GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research

1994年11月9日にシグルド・ホフマンの指揮の下、ペーター・アルムブルスターとゴットフリート・ミュンツェンベルクが率いる重イオン研究所の国際チームによって初めて合成された。チームは、重イオン加速器中で鉛208の標的にニッケル62の加速した原子核を照射し、ダームスタチウム269の1つの原子核を検出した。20882Pb + 6228Ni → 269110Ds + 10n 11月12日と17日にさらに2つの原子が得られた（当初は11日にもう1つの原子も合成されたと報告されたが、これはヴィクトル・ニノフによる捏造されたデータに基づくもので、後に撤回された）。同じ一連の実験で、同じチームがより重いニッケル64を用いた反応も行った。2回の実験で、2原子の271Dsの検出が既知の娘核種の崩壊特性との相関により確認された。20882Pb + 6428Ni → 271110Ds + 10nこの前の1986-1987年に、当時ソビエト連邦のドゥブナ合同原子核研究所において、また1990年に重イオン研究所において、合成の試みが行われて失敗していた。1995年には、ローレンス・バークレー国立研究所によるビスマス209にコバルト59を照射する試みで、新しい同位体である267Dsの発見を示す兆候が見られたが、確定には至らなかった。同様に、1994年にドゥブナ合同原子核研究所で244Puと34Sから273Ds合成の兆候が見られたが、確定はしていない。元素110については、それぞれのチームが独自の命名を提案した。アメリカのチームは、長い間論争を続けていた元素105の命名を巡る議論の解決に向けて、オットー・ハーンに因んだハーニウムという名前を提案した。ロシアのチームは、アンリ・ベクレルに因むベクレリウム、ドイツのチームは、彼らの研究所が所在するダルムシュタットに因むダームスタチウムという名前を提案した。IUPAC/IUPAP合同作業部会は、2001年の報告でドイツのチームを発見者と認定し、命名権を与えた。ドミトリ・メンデレーエフによる未命名・未発見元素の命名規則により、110番元素は、エカ白金として知

用途と応用

核特性を除き、ダームスタチウム及びその化合物の性質は測定されていない。これは、合成が非常に限られており、また高価なことと、非常に速く崩壊するためである。金属ダームスタチウムの性質は、予測値のみが利用可能である。ダームスタチウムは、6dブロックの8番目の遷移元素である。イオン化ポテンシャルや原子半径、イオン半径の計算は、より軽いホモログである白金と類似しており、そのため、ダームスタチウムの基本的な性質は第10族のニッケル、パラジウム、白金と類似していることが示唆される。貴金属であると予測されている。ダームスタチウムの化学的性質の予測は、最近あまり関心を持たれていない。標準電極電位は、Ds2+ / Ds対に対して1.7 Vと予測される。より軽い第10族元素の最も安定な酸化状態に基づき、ダームスタチウムの最も安定な酸化状態は+6、+4と+2であると予測される。しかし、水溶液中では中性状態が最も安定と予測される。対照的に、第10族の中で最大の酸化状態である+6を示すのはパラジウムと白金のみであり、ニッケルとパラジウムにとって、最も安定な酸化状態は+4と+2である。さらに、ボーリウム（原子番号107）からダームスタチウム（原子番号110）の元素の最大酸化状態は、気相で安定であり、水溶液中ではない。六フッ化ダームスタチウムは、六フッ化白金と非常に似た電子配置とイオン化ポテンシャルを持っており、非常によく似た性質を持つと予測され、同じ八面体形分子構造を持つと予測される。ほかに予測される分子には、炭化ダームスタチウム、四塩化ダームスタチウム等があり、どちらもより軽いホモログと同様に振る舞うと予測されている。+2の酸化状態でシアン化物(Pt(CN)2)を形成しやすい白金とは異なり、ダームスタチウムは中性状態を保ったまま多重結合の性質を持つ強いDs-C結合を形成し、Ds(CN)22-を形成する傾向がある。標準状態では固体であり、電子電荷密度が異なるため、面心立方格子に結晶化するより軽い同族体とは異なり、体心立方格子に結晶化する。実測された中で最も密度が高いオスミウムの22.61 g/cm3

同位体

ダームスタチウムは安定な同位体や天然に生成する同位体を持たない。いくつかの放射性同位体が、より軽い原子核の融合かより重い原子核の崩壊の中間体として、研究室内で合成されている。原子量が267、269-271、273、276、277、279-281（267は未確定）の10個の同位体が報告されている。そのうち、原子量が270、271と281のものは、未確定の準安定状態を持つ（281は未確定）。これらの崩壊の大部分はアルファ崩壊によるものであるが、自発核分裂するものもいくつかある。全てのダームスタチウム同位体は非常に不安定で放射性が高い。一般的に、より重い同位体であるほどより安定性が高い。最も安定な既知の同位体は、既知の最も重い同位体でもある281Dsであり、半減期は12.7秒である。279Dsの半減期は0.18秒、未確定の281mDsの半減期は0.9秒である。残り7つの同位体、2つの準安定状態の半減期は、1ミリ秒から70ミリ秒の間である。しかし、未知の同位体がより長い半減期を持つ可能性がある。トンネル効果モデルに基づく理論計算により、既知の同位体に対して、実験的によるアルファ崩壊の半減期のデータが再現された。また、中性子の魔法数（184）を持つ未発見の同位体294Dsのアルファ崩壊の半減期は311年と予測された。しかし、全く同じ方法で非魔法数の293Dsのアルファ崩壊の半減期は約350年と予測される。